Valgusvargad
Spoilerid, mis on optika kasutajaid pärast Galileo esimese teleskoobi leiutamist 1610. aastal häirinud, on neeldumine ja peegeldused, mis vähendavad dramaatiliselt vaataja silmadesse jõudva kasutatava valguse hulka. Iga optiline element (üksik lääts, prisma või peegel) neelab paratamatult osa seda läbivast valgusest. Palju olulisem on aga asjaolu, et igalt õhk-klaaspinnalt peegeldub väike protsent valgusest. Katmata optika puhul on see "peegelduskadu" pinna kohta 4–6 protsenti, mis ei tundu väga halb enne, kui mõistate, et tänapäevastel optilistel instrumentidel on 10–16 sellist pinda. Lõpptulemus võib olla kuni 50 protsenti valguse kadu, mis on eriti tülikas vähese valguse tingimustes.
Tõsisem on aga tõsiasi, et peegeldunud valgus lihtsalt ei kao, jättes hämara pildi. Selle asemel põrkab see pilli sees pinnalt pinnale, kusjuures osa teisest, kolmandast ja neljandast peegeldusest tulenev valgus jõuab lõpuks läbi instrumendi väljapääsupupillide ja vaataja silmadesse. Sellist hajutatud valgust nimetatakse "peegelduseks" ja seda määratletakse kui "pilti mittemoodustavat kontsentreeritud või hajutatud valgust, mis edastatakse läbi optilise süsteemi". Tulemuseks on loorivalgus või hägusus, mis varjab pildi detaile ja vähendab kontrasti. Äärmuslikel juhtudel võib see isegi tekitada kummituspilte. Äärmuslik näide oleks see, kui prooviksite ulukit klaasida madala katuseharja varjulisel küljel, mille ülaosast ja instrumendi objektiivi läätsesse voolab ere päikesevalgus. (Ärge kunagi vaadake otse päikest, ei optikaga ega ilma, kuna see võib põhjustada tõsiseid silmakahjustusi.)
Ühekihilised peegeldusvastased katted
Kauaoodatud lahendus peegeldava valguse kadumise probleemile saabus 1930. aastate keskel, kui Carl Zeissi insener Alexandar Smakula töötas välja ja patenteeris Zeissi mittepeegeldava läätse kattesüsteemi (nüüd nimetatakse peegeldusvastaseks või AR-katteks). kuulutati kui "sajandi kõige olulisemat arengut optikateaduses". Varsti pärast seda kiirendasid Teise maailmasõja sõjalised vajadused katte väljatöötamist, mida kasutasid nii liitlaste kui ka teljeväed optilistes instrumentides, alates väliklaasidest (binoklid) kuni pommi sihikuteni.
AR-katete teooria (vt allolevat illustratsiooni) on väga keeruline teaduslik kontseptsioon. Kasutamisel koosneb see läbipaistvast kilest, tavaliselt magneesiumfluoriidist MgF2, paksusega üks neljandik valguse lainepikkusest (umbes kuus miljondiktolli), mis on molekulaarse pommitamise teel sadestatud puhtale klaaspinnale. Sellise mikroskoopiliselt õhukese kile pealekandmise meetodi väljatöötamine, mida tehakse vaakumkambrites, oli suur tehnoloogiline triumf. Need ühekihilised peegeldusvastased katted vähendasid peegeldava valguse kadu 4 protsendilt 6 protsendile katmata pindade puhul umbes 1,5 kuni 2 protsendini kaetud pindade puhul, suurendades seega täielikult kaetud instrumentide üldist valguse läbilaskvust umbes 70 protsenti, mis võttes arvesse sellega kaasnevat kujutist halvendava valguse vähenemist, oli see märkimisväärne edasiminek.
Mitmekihilised peegeldusvastased katted
Siiani laialdaselt kasutatavate ühekihiliste katete peamine puudus on see, et need töötavad suurepäraselt ainult valguse konkreetse lainepikkuse (värvi) korral, kus katte paksus on võrdne veerandiga lainepikkusest. See puudus viis lõpuks mitmekihiliste lairibakatete väljatöötamiseni, mis suudavad tõhusalt vähendada peegeldava valguse kadu paljudel lainepikkustel. Tänapäeva parimad mitmekihilised katted võivad vähendada peegeldava valguse kadu kahe kümnendiku ühe protsendini igal õhk-klaaspinnal.
Minu tutvustus mitmekihiliste kattekihtidega toimus 1971. aastal, kui Pentax hakkas kasutama seda "Super Multicoating" kaameraobjektiividel, kus see peaaegu kõrvaldas helendavad ja kummituspildid eredalt tagantvalgustatud objektide pildistamisel. Spordioptika tootjad olid pisut aeglased ja alles 1979. aastal tutvustas Carl Zeiss oma "T*" Multicoatingi, mis tõstis Zeissi binokli valguse läbilaskvuse veidi üle 90 protsendi, parandades samal ajal pildi kontrasti. Põhjus, miks esimestest ühekihilistest katetest tänapäevaste mitmekihiliste lairibakateteni jõudmine nii kaua aega võttis, oli see, et viimased, kuigi põhinevad samadel teaduslikel põhimõtetel, on uskumatult keerulised, hõlmates mitut õhukest kihti erinevaid fluoriide, oksiide, dioksiide, jne. Nagu arvata võib, mängivad arvutid selliste kattekihtide koostises ja rakendustes olulist rolli.
Kuigi üldine valguse läbilaskvus paraneb jätkuvalt veidi, on kõrgeimad tasemed, millega ma praegu tean, binoklite puhul umbes 92 protsenti ja sihikute puhul 95 protsenti, mis on selliste instrumentide keskmisest tunduvalt kõrgem. Peamine põhjus, miks sihikul on binoklitest veidi parem valgusläbilaskvus, on see, et nad kasutavad pildi püstitamiseks lihtsaid püstitusläätsi, mitte keerulisi prismasid.
Samuti on Porro prismabinoklitel parem valguse läbilaskvus kui sarnase optilise kvaliteediga katuseprisma binoklitel. Märkimisväärsed erandid on Carl Zeissi binoklid, mis kasutavad laialdaselt kasutatavate Pechan-tüüpi katuseprismade asemel Abbe-Koenigi katuseprismasid, millel on üks peegelpind (tavaliselt alumineeritud või hõbetatud), kus sisemise ajal kaob 4–6 protsenti olemasolevast valgusest. peegeldus. (Protsessi, mida nimetatakse "täielikuks sisepeegelduseks", peegelduvad Porro prismad ja Abbe-Koenigi katuseprismad 100 protsenti kõikidel sisepindadel, ilma et neil oleks katteid.) Mõned juhtivad tootjad Pechani prisma probleemi lahendamiseks on spetsiaalsed mitmekülgsed. kiht peegeldavad katted, mis peegelduvad peegelpindadel 99,5 protsenti.
Hoiatus seisneb selles, et mõne täiendava valguse läbilaskvuse protsendipunkti püüdlemisel ei tohiks end liiga meelitada. Mõelge näiteks sellele, et suure jõudlusega optilise instrumendi valguse läbilaskvuse 5-protsendiline suurenemine on ligikaudu võrdne 150 kaadrit sekundis koonu kiiruse suurenemisega 0,300 magnumi vintpüssi puhul – te ei märka erinevust kunagi.
Kas spordioptikas saavutatakse kunagi 100 protsenti valguse läbilaskvust? Kunagi ei tohiks öelda "mitte kunagi", kuid peale füüsikaseaduste muutmise on vastus peaaegu kindlasti eitav!
Kattevärvid
Paljud usuvad, et AR-katete kvaliteeti saab määrata pindadelt peegelduva valguse värvi järgi. Võib-olla, kuid selle kindlustunde saavutamiseks on vaja märkimisväärseid teadmisi. Nähtav värv ei ole kattematerjali enda oma, mis on värvitu, vaid peegeldav värv või valguse lainepikkuste kombineeritud peegeldavad värvid, mille puhul kattekiht on kõige vähem efektiivne. Näiteks kattekiht, mis on kõige tõhusam punase ja sinise lainepikkusel, tekitab rohelise peegelduse. Ja vastupidi, kui kate on kõige tõhusam roheliste lainepikkuste puhul, on peegeldus mingi punase ja sinise kombinatsioon, näiteks magenta. Magneesiumfluoriidi ühekihiliste katete peegeldused ulatuvad tavaliselt helesinisest kuni tumelillani. Kui viimastel mitmekihilistel katetel peegelduvad värvid võivad olla peaaegu kõik vikerkaarevärvid, kusjuures süsteemi erinevatel optilistel pindadel on erinevad värvid, siis helevalge (värvitu) peegeldus viitab tavaliselt katmata pinnale.
Kuigi see on ebateaduslik, on järgmine isetegemise test AR-katete hindamiseks nii hariv kui ka informatiivne. Ainus vajalik tööriist on väike taskulamp või selle puudumisel peavalgusti. Trikk on valgustada valgust instrumendi objektiivi, nii et piki valgusvihku vaadates näete pilte, mis peegeldavad valgust instrumendi erinevatelt õhk-klaaspindadelt. (Märkus: peegeldus tuleb nii läätsede kui ka prismade lähedalt ja kaugemalt.) Nüüd saate ülaltoodud värvi kohta teabe põhjal aimu kasutatavate katteliikide kohta ja, mis veelgi olulisem, sellest, kas pinnad on katmata.
Muud tüüpi katted
Kuna puuduvad ruumi muud tüüpi optiliste kattekihtide põhjalikuks katmiseks, pakun välja järgmised lühikokkuvõtted.
Faasikorrektsiooniga (P) katted:Carl Zeissi (kes veel?) poolt välja töötatud ja 1988. aastal "P-kattena" kasutusele võetud faasikorrektsiooniga kate on katuseprismainstrumentide peegeldusvastase katte järel tähtsuselt teisel kohal. Probleem (Porro prismade puhul olematu) seisneb selles, et vastaskülgedelt katusepindadelt peegelduvad valguslained polariseeruvad elliptiliselt nii, et need on üksteisega poole lainepikkuse faasis. Selle tulemuseks on hävitavad häired ja sellele järgnev pildikvaliteedi halvenemine. P-katted lahendavad probleemi, kõrvaldades hävitavad faasinihked.
Peegelduskatted:Neid peeglitaolisi katteid, mille tõhusus on sageli tingitud konstruktiivsetest häiretest, kasutatakse spordioptikas sagedamini, kui arvata võiks. Näited hõlmavad järgmist: enamik laserkaugusmõõdikuid ja vähesed sihikuid, mis kasutavad kiirjagajaid; punase punktiga sihikud, mille puhul kasutatakse lainepikkusespetsiifilist katet, mis peegeldab täpi kujutist tagasi tulistaja silma; ja nagu eelnevalt mainitud, katuseprismainstrumentides Pechani prismadega.
Hüdrofoobsed (vett hülgavad) katted:Vetthülgava katte arhetüübiks on Bushnelli Rainguard kate, mis laseb vett välja ja takistab välist udu. Katsetasin põhjalikult Rainguardi katet külmas kliimas, kus skoobi okulaari läätsele tahtmatult hingamine oleks varjanud sihtmärgi vaate. Tulemuseks oli see, et isegi kui ma tahtlikult hingasin nii objektiivi kui ka okulaari läätsedesse, põhjustades nende uduseks muutumise või härmatise, nägin sihtmärke siiski piisavalt hästi, et tulistada.
Kulumiskindlad katted:Mõnede peegeldusvastaste kattekihtide püsiv puudus on see, et need kipuvad olema pehmed ja seetõttu kergesti kriimustuvad. Õnneks parandavad tänapäevased "karmid" katted, ehkki ikka veel üldiselt ei kasutata, oluliselt välistingimustes kasutatava optika vastupidavust, alates prillidest kuni sihikuni. Siiani kõige karmim kate, mida olen katsetanud, on Burrise Black Diamond 30 mm titaanist vinttoru T-plaadiga välispindadel. Ma ei saanud seda kriimustada isegi žiletiterava taskunoa lõiketeraga. Viimast ei soovitata.
Katte tähistused
Optikatootjad kasutavad sageli järgmisi termineid, et kirjeldada, mil määral on nende instrumendid AR-kattega kaitstud.
Kaetud optika (C) tähendab, et ühe või mitme läätse üks või mitu pinda on kaetud.
Täielikult kaetud (FC) tähendab, et kõik õhk-klaaspinnad on saanud vähemalt ühe kihi peegeldusvastase katte, mis on hea.
Multicoated (MC) tähendab, et ühe või mitme läätse üks või mitu pinda on saanud kahest või enamast kihist koosneva AR-katte. Kui seda kasutavad mainekad tootjad, tähendab see nimetus tavaliselt, et üks või mõlemad läätsede välispinnad on kaetud mitmekihilise kattega ja sisepindadel on tõenäoliselt ühekihiline kate.
Täielikult mitmekihiline (FMC) tähendab, et kõik õhk-klaaspinnad peavad olema kaetud mitmekihilise peegeldusvastase kattekihiga, mis on parim.
Kahjuks ei ole kõik antud tüüpi AR-katted võrdsed ja mõned võivad olla isegi võltsid. Nii armsad kui ka need on, olen väga skeptiline nn rubiinkatete väärtuse suhtes, mis peegeldavad pimestavalt palju punast valgust, muutes vaadeldavad objektid kohutavalt roheliseks. Kui juhtivad tootjad, nagu Carl Zeiss, Leica, Nikon ja Swarovski, hakkavad kasutama rubiini või muid ebatavalisi katteid, hakkan ma neisse uskuma. Esimene kaitseliin kehvemate ja võltskatete vastu on osta tootjalt, kellel on tõestatud ausus. See ei tähenda, et isegi parimad ettevõtted oleksid oma patenteeritud katete hüppamisest kõrgemal. Tavaliselt on reklaamiinimesed need, kes sellest vaimustusse lähevad.